Studio e progettazione di prodotti vernicianti per l'edilizia a base acquosa

Lo scopo del lavoro di tesi, svolto presso gli stabilimenti della Ditan Color Srl di Palazzolo Acreide (SR), è stato quello di realizzare un rivestimento colorato a base acquosa per il settore edile avente uno spessore medio del film essiccato di circa 150 micron, rivestimento definito a “basso spessore”, da applicare con sistemi tradizionali (rullo, spray, pennello) su intonaci “civili”, a base di calce e/o cemento, rasature cementizie e su pitture minerali esistenti. La caratteristica peculiare di questa pittura è la presenza di un sistema sinergico di “leganti” costituito da resine acriliche, silossaniche e da silice colloidale a dimensioni nanometriche. La presenza di PV con leganti acrilici, acril/silossanici, minerali a base di calce aerea o silicato di potassio è una realtà da tempo consolidata. Il mercato offre moltissime soluzioni legate alle caratteristiche delle superfici da trattare, alle esigenze dei clienti o semplicemente alle aree geografiche. Con questo progetto si è valutata la possibilità di includere tra i leganti un nuovo componente, il gel di silice a dimensioni nanometriche (diametro delle particelle < 100 nm) e di monitorare le proprietà del prodotto finito. Le caratteristiche fondamentali per classificare il PV sono: l’adesione della pittura ai supporti, intesa come misurazione dell’aderenza per trazione diretta; la traspirabilità del film essiccato – con conseguente ruolo attivo del PV nello scambio tra ambiente interno ed esterno - intesa come determinazione del grado di trasmissione del vapore acqueo secondo la norma UNI EN ISO 7783; la resistenza all’acqua meteorica - con conseguente protezione dello stato e della salubrità delle murature - intesa come determinazione del grado di trasmissione dell’acqua liquida secondo la UNI EN 1062-3. Lo studio è iniziato con la messa a punto del tipo di sistema disperdente/bagnante e del suo dosaggio, quindi del dosaggio di pigmento TiO2. Successivamente è stato valutato il comportamento di una serie di sistemi leganti contenenti vari tipi di polimeri e l’effetto della presenza di silice colloidale. Infine, sulle formulazioni ottimizzate, sono state condotte prove di adesione al supporto, traspirabilità e resistenza all’acqua meteorica.

Ottimizzazione del processo di sintesi di microcapsule melammina-formaldeide

Lo scopo di questo elaborato di tesi è sintetizzare microcapsule di dimensioni non superiori ai 20 micron, contenenti un composto termocromico in modo da funzionare come indicatori di temperatura. Le capsule devono essere quindi in grado di variare la propria colorazione in funzione della temperatura del mezzo in cui sono disperse o dell’ambiente circostante, senza degradarsi. Il core è costituito da una miscela contenente un pigmento termocromico il cui colore varia da verde intenso se mantenuto a temperature ambiente, fino ad un verde pallido, quasi bianco, per temperature inferiori ai 10°C. Il core è stato quindi incapsulato in uno shell, costituito da una resina melammina-formaldeide (MF) mediante polimerizzazione in situ. Questo processo prevede la sintesi di un prepolimero MF che viene poi fatto reticolare in presenza di una emulsione del core in soluzione acquosa. Per prima cosa è stato ottimizzata la sintesi del prepolimero a partire da una soluzione acquosa di melammina e formaldeide. Vista la tossicità della formaldeide (H341-H350-H370) è stata studiata anche la possibilità di sostituire questo reagente con la sua forma polimerica (paraformaldeide) che a 45°C circa degrada rilasciando formaldeide in situ. In questo modo il processo risulta molto più sicuro anche in previsione di un suo possibile sviluppo industriale. In seguito è stato ottimizzato il processo di microincapsulazione in emulsione su vari tipi di core e studiando l’effetto di vari parametri (pH, temperatura, rapporto core/shell, tipo di emulsionante ecc.), sulle dimensioni e la stabilità delle microcapsule finali. Queste sono quindi state caratterizzate mediante spettrometria Infrarossa in trasformata di Fourier (FT-IR) e la loro stabilità termica è stata controllata tramite analisi TermoGravimetrica (TGA). Il processo di reticolazione (curing) della resina, invece, è stato studiato tramite Calorimetria Differenziale a Scansione (DSC). Le microcapsule sono inoltre state analizzate tramite Microscopio Elettronico (OM) e Microscopio Elettronico a Scansione (SEM).

Crescita della Chlorophyta Haematococcus pluvialis in risposta alla variazione di componenti chimici del terreno di coltura

Haematococcus pluvialis è una delle specie microalgali di maggior interesse biotecnologico, poiché rappresenta la maggior fonte naturale del pigmento astaxantina, carotenoide molto ricercato nell’ industria mangimistica, nutraceutica, cosmetica e farmacologica. La produzione massiva di questa specie è ancora caratterizzata da numerose limitazioni allo scale-up; il principale collo di bottiglia della coltivazione è rappresentato dalla crescita lenta e dal relativamente basso numero di cellule finali che vengono raggiunte, traducendosi in una minore quantità di astaxantina prodotta. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di provare ad incrementare le velocità di crescita della fase iniziale dello stadio vegetativo dell’alga, utilizzando sostanze di crescita quali fitoormoni, sostanza organica, vitamine e medium formulati con diversi rapporti N/P, in modo tale da ottenere un maggiore numero di cellule che possono essere indotte a produrre astaxantina. Alcune condizioni hanno mostrato effetti sulla crescita, tuttavia la condizione che ha fornito un maggior incremento come numero di cellule è stata quella caratterizzata dall’utilizzo di un basso valore del rapporto N/P, rispetto al valore solitamente utilizzato per questa specie. Nonostante siano necessari ancora diversi sforzi per individuare i fattori biotici e abiotici che regolano la crescita di H. pluvialis nell’ottica di una produzione massiva, il principale collo di bottiglia di questo processo può essere quindi ridotto con l’utilizzo delle sostanze stimolanti la crescita sperimentate in questo lavoro e dalla formulazione di medium di crescita che forniscano un compromesso tra un alto numero di cellule finali e costi di produzione relativamente contenuti.

Funzionalizzazione e caratterizzazione di pigmenti organici per applicazioni in transistor a effetto di campo

Questo lavoro di tesi ha avuto come scopo la preparazione di film dei semiconduttori organici Indaco e Chinacridone con metodi da soluzione, che sono i preferiti per la fabbricazione di dispositivi. Per la caratterizzazione dei film si è utilizzata la microscopia Raman nell’intervallo dei numeri d’onda delle vibrazioni reticolari, per identificare la natura della fase cristallina presente. Indaco e Chinacridone sono pigmenti fortemente insolubili in tutti i solventi organici, a causa della presenza dei forti legami a ponte di idrogeno intermolecolari che ne influenzano notevolmente le proprietà di stato solido. Questo rende difficile l’ottenimento di film omogenei per deposizione diretta di loro soluzioni. Per ovviare al problema, si è utilizzata una strategia di letteratura, che passa attraverso la preparazione di loro derivati solubili, con una reazione di protezione dei gruppi amminici presenti sulle molecole con gruppi termolabili (tBoc). Una volta depositato su substrato, il pigmento originale può essere rigenerato per riscaldamento del film. L’analisi Raman ha permesso di caratterizzare strutturalmente per la prima volta i film preparati con questa procedura. In particolare si è verificato che sui film di Indaco è sempre presente il polimorfo B, in accordo con quanto trovato nei film preparati con metodi di deposizione da vapore. Per quanto riguarda il Chinacridone invece dell’attesa β, la fase ottenuta è la metastabile α’, ottenibile in fase bulk solo in condizioni drastiche. In entrambi in casi si conferma la selettività del substrato verso un polimorfo specifico.

Valorizzazione dei sottoprodotti dei gamberi rossi tramite l'estrazione di molecole bioattive con tecnologie green

Il gambero rosso argentino (Pleoticus muelleri) è un crostaceo molto importante a livello commerciale. Nell’industria di trasformazione dei gamberi, gli scarti prodotti sono circa il 50-60% rispetto al volume delle catture, pertanto identificare la loro valorizzazione rappresenterebbe un grande passo avanti nell’ambito dell’aumento della sostenibilità e dell’economia circolare. I sottoprodotti derivanti dai gamberi, infatti, rappresentano una fonte di composti bioattivi molto interessanti, come l’astaxantina, un pigmento che ha suscitato particolare interesse soprattutto negli ultimi anni, in primis per le sue proprietà antiossidanti. Lo scopo del seguente studio, infatti, è stato la valutazione del recupero di molecole bioattive dai sottoprodotti dei gamberi attraverso il confronto di tecnologie green e tecnologie “tradizionali”. In particolar modo, le tecniche green prese in esame sono state l’estrazione con fluidi supercritici (SFE), l’estrazione tramite campi elettrici pulsati (PEF), la combinazione delle due (PEF-SFE) e l’estrazione accelerata con solvente (ASE). L’ASE è stata eseguita sia con l’utilizzo di solventi non green, utilizzando una miscela di cloroformio e metanolo, sia attraverso l’uso di solventi green, utilizzando acqua ed etanolo. Per la SFE e il PEF i parametri di processo sono stati ottimizzati per l’estrazione di astaxantina. Inoltre, è stata considerata anche l’estrazione di altre biomolecole, quali polifenoli, proteine, minerali ed infine metalli pesanti. Dai risultati è emerso che, a seconda delle biomolecole che si vogliono estrarre dai sottoprodotti dei gamberi, alcune tecniche permettono rese più soddisfacenti rispetto alle altre; tuttavia, non è possibile affermare che una delle tecniche green prese in esame in questo studio sia universalmente migliore rispetto alle altre.